Plakat diUniversitas Humboldt Berlin: " Max Planck, penemu kuantum elementerh, mengajar di gedung ini tahun 1889 sampai 1928."
Konstanta Planck, dilambangkan dengan hurufh, adalahkonstanta fisika untuk menjelaskan ukuranquanta. Konstanta ini sangat penting dalam teorimekanika kuantum, dan dinamai untuk menghargaiMax Planck, salah seorang pendiri teori kuantum. Pertama kali diperkenalkan tahun 1900, konstanta ini pada awalnya merupakankonstanta kesebandingan antara kenaikan minimumenergi,E dari sebuah osilator bermuatan listrikhipotesis pada rongga yang berisiradiasi benda-hitam, danfrekuensi,f darigelombang elektromagnetiknya. Pada tahun 1905, nilaiE, kenaikan energi minimum dari osilator hipotesis, dihubungkan secara teoretis olehAlbert Einstein dengan "kuantum" atau elemen energi terkecil dari gelombang elektromagnetik itu sendiri. Kuantum cahaya berperilaku seperti partikel listrik netral, sebagai lawan gelombang elektromagnetik. Nantinya disebut sebagaifoton.
Energi ini sangat kecil bila dilihat dari objek sehari-hari.
Mengingat bahwa frekuensif,panjang gelombangλ, danlaju cahayac saling berhubungan dengan, hubungan ini juga dapat dituliskan sebagai
Denganp melambangkanmomentum linear partikel (bukan hanya foton, tetapi jugafine particle lainnya),panjang gelombang de Broglieλ partikel dirumuskan dengan
Pada aplikasinya dimana digunakanfrekuensi sudut (frekuensi dinyatakan dalamradian per detik bukansiklus per detik atauhertz) maka perlu dimasukkan faktor2π ke dalam konstanta Planck. Hasil konstantanya disebutkonstanta Planck tereduksi ataukonstanta Dirac. Besarnya sama dengan konstanta Planck dibagi2π, dan dilambangkanħ (dibaca "h-bar"):
Energi foton dengan frekuensi sudutω, dimanaω = 2πf, dirumuskan dengan
dan momentum linearnya sama dengan
dengank adalahbilangan gelombang. Tahun 1923,Louis de Broglie menggeneralisasi hubungan Planck–Einstein dengan mempostulat bahwa konstanta Planck menyajikan kesebandingan antara momentum dan panjang gelombang bukan hanya foton, tetapi panjang gelombang kuantum partikel apapun. Hal ini dibuktikan dengan percobaan tidak lama kemudian.
Dua hubungan ini adalah bagian komponen spasial pernyataan relativitas khusus menggunakan4-Vektor.
Mekanika statistik klasik membutuhkan adanyah (tapi tidak mendefinisikan nilainya).[2] Secara tidak sengaja, setelah penemuan Planck, diketahui bahwa aksi fisika tidak bisa menggunakan nilai bebas. Namun, harus merupakan perkalian jumlah yang sangat kecil, "kuantum aksi", saat ini disebut konstanta Planck.
Pada banyak kasus, seperti pada cahaya monokromatik atau untuk atom, kuantisasi energi juga berdampak bahwa hanya beberapa tingkat energi tertentu yang diperbolehkan, dan nilai diantaranya dilarang.[3]
Intensitas cahaya yang dilepas olehbenda hitam pada berbagai frekuensi. Tiap warna temperaturnya berbeda. Planck adalah yang pertama kali bisa menjelaskan bentuk kurva ini.
Pada tahun-tahun terakhir abad ke-19, Planck menginvestigasi masalahradiasi benda-hitam yang pertama kali dikemukakan olehKirchhoff sekitar 40 tahun sebelumnya. Diketahui bahwa objek panas akan bercahaya, makin panas maka cahayanya makin terang.Medan elektromagnetik mematuhi hukum gerak mirip seperti massa pada pegas, dan mencapaikesetimbangan termal dengan atom panas. Benda panas dalam kesetimbangan dengan cahaya menyerap sama banyak dengan yang dilepas. Jika bendanya hitam, maka ia menyerap semua cahaya yang masuk, maka emisi cahaya termalnya menjadi maksimum.
Asumsi bahwa radiasi benda-hitam adalah panas menuntun menuju sebuah prediksi akurat: total jumlah energi yang dilepas meningkat menurut temperatur menurutHukum Stefan–Boltzmann (1879–84). Namun, diketahui juga bahwa warna cahaya yang ditunjukkan oleh benda panas berubah menurut temperatur, maka "panas putih" lebih panas daripada "panas merah".Wilhelm Wien menemukan hubungan matematis antara puncak berbagai kurva pada beberapa temperatur, menggunakan azasinvarian adiabatik. Pada tiap temperatur, kurvanya bergeser menuruthukum perpindahan Wien (1893). Wien juga mengusulkanperkiraan untuk spektrum objek tersebut, yang nilainya tepat pada frekuensi tinggi (panjang gelombang pendek) namun tidak tepat pada frekuensi rendah (panjang gelombang tinggi).[4] Masih tidak jelasmengapa spektrum benda panas memiliki bentuk seperti itu (lihat diagram).
Planck melakukan hipotesis bahwa persamaan gerak untuk cahaya menjelaskan sekelompokosilator harmonis, satu untuk tiap frekuensi yang mungkin. Ia menguji bagaimanaentropi osilator beragam menurut temperatur benda, mencoba untuk mencocokkan dengan hukum Wien, dan dapat menurunkan sebuah fungsi matematika untuk spektrum benda-hitam.[5]
Namun, Planck segera menyadari bahwa solusinya bukanlah satu-satunya. Ada beberapa solusi yang berbeda, tiap solusinya memberikan nilai entropi osilator yang berbeda.[5] Untuk menyelamatkan teorinya, Planck mennggunakan teorimekanika statistikanya yang kontroversial.[5][6] Salah satu kondisi batasnya adalah
untuk menafsirkanUN [energi getar osilator sejumlah N] tidak sebagai besaran yang kontinu, namun sebagai besaran diskret yang terdiri dari bagian bilangan bulat yang terbatas. Sebut saja tiap bagian ini elemen energi ε;
— Planck, On the Law of Distribution of Energy in the Normal Spectrum[5]
Dengan kondisi ini, Planck menentukan kuantisasi energi osilator,[7] yang nantinya akan merevolusionerkan fisika. Dengan pendekatan ini menunjukkan bahwa "elemen energi" berbanding lurus dengan frekuensi osilator, versi pertamanya saat ini diistilahkan dengan "hubungan Planck–Einstein":
Planck juga dapat menghitung nilaih dari data eksperimen radiasi benda-hitam:6,55×10−34 J⋅s, hanya melenceng sekitar 1.2% dari nilai yang saat ini diterima.[5] Ia juga dapat menentukan nilaikonstanta BoltzmannkB dari teori dan data yang sama.[8]
Catat bahwa kurva Rayleigh–Jeans (hitam) tidak pernah menyentuh kurva Planck.
Sebelum Planck, telah diasumsikan bahwa energi benda dapat bernilai berapapun - itu merupakanvariabel kontinu.Hukum Rayleigh–Jeans membuat prediksi yang mendekati untuk batasan temperatur tertentu, tapi hasilnya makin divergen ketika temperaturnya naik. Untuk menghasilkanHukum Planck yang dapat memprediksi emisi benda hitam dengan baik, maka diperlukan untuk mengalikan pernyataan klasik dengan faktor kompleks yang mengikutsertakanh pada penyebut dan pembilangnya. Pengaruhh pada faktor kompleks ini tidak hilang jika diset menjadi nol atau nilai lainnya.
Permasalahan benda hitam muncul kembali tahun 1905, ketikaRayleigh danJeans (bersama) danEinstein (di sisi lain) secara independen membuktikan bahwa elektromagnetisme klasik tidak dapat digunakan untuk spektrum yang teramati. Bukti ini dikenal dengan "bencana ultraungu", diistilahkan olehPaul Ehrenfest tahun 1911. Mereka berkontribusi besar (bersama dengan kerja Einstein padaefek fotolistrik dalam meyakinkan fisikawan bahwa postulat Planck mengenai tingkat energi yang dikuantisasi lebih dari hanay sekadar formalisme matematika.Konferensi Solvay tahun 1911 didedikasikan untuk "teori radiasi dan kuanta".[9] Max Planck meraihHadiah Nobel Fisika tahun 1918 untuk hasil kerjanya mendedikasikan untuk "kemajuan Fisika dengan penemuan kuanta energi".
^abcdBarry N. Taylor of the Data Center in close collaboration with Peter J. Mohr of the Physical Measurement Laboratory's Atomic Physics Division, Termed the "2014 CODATA recommended values," they are generally recognized worldwide for use in all fields of science and technology. The values became available on 25 June 2015 and replaced the 2010 CODATA set. They are based on all of the data available through 31 December 2014. Available:http://physics.nist.gov
^Einstein, Albert (2003),"Physics and Reality"(PDF),Daedalus,132 (4): 24,doi:10.1162/001152603771338742, diarsipkan dariversi asli(PDF) tanggal 2012-04-15, diakses tanggal2017-01-13,The question is first: How can one assign a discrete succession of energy valueHσ to a system specified in the sense of classical mechanics (the energy function is a given function of the coordinatesqr and the corresponding momentapr)? The Planck constanth relates the frequencyHσ/h to the energy valuesHσ. It is therefore sufficient to give to the system a succession of discrete frequency values.
